專利名稱：一種運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的這類高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)一般采用聯(lián)軸節(jié)或齒輪傳動，如

圖1所示的是一種常見的小型臺式離心機的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)動系統(tǒng)采用齒輪傳動，齒輪帶動剛性軸20轉(zhuǎn)動，再通過聯(lián)軸節(jié)帶動柔性軸2；圖2所示的小型離心機是由電機直接驅(qū)動的，但它也有兩根軸，即空心軸20和柔性軸2，兩軸通過聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接；圖3是大型碟式離心機的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，它也具有多轉(zhuǎn)軸，靠齒輪傳動。以上各種高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)具有共同的缺陷，即具有多根轉(zhuǎn)軸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，造價高，運行中轉(zhuǎn)動部件磨損嚴重，壽命短，能耗也往往比較高。
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價低廉、能耗低、壽命長，且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，可靠性高的高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。
本發(fā)明所說的高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括驅(qū)動轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、支撐轉(zhuǎn)軸的軸承系統(tǒng)以及阻尼器，其特征是該高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)只有一個柔性轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動轉(zhuǎn)子固定在該柔性轉(zhuǎn)軸上，上軸承位于驅(qū)動轉(zhuǎn)子的近下部，下軸承裝在轉(zhuǎn)軸的最下端，并被固定在阻尼器中。
本發(fā)明所說的阻尼器由內(nèi)套、外套和若干彈性支撐元件構(gòu)成，內(nèi)外套均為空心筒體，彈性支撐元件位于內(nèi)、外套之間，內(nèi)、外套之間還裝有粘性阻尼流體。
本發(fā)明所說的驅(qū)動轉(zhuǎn)子可以是各式驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子，也可以是皮帶輪。所說的電機可以采用高效節(jié)能異步電機、同步電機、無刷直流電機或其它特種電機。所說的驅(qū)動轉(zhuǎn)子可做成杯式，并使上軸承位于其杯體內(nèi)腔中支承柔性轉(zhuǎn)軸。
本發(fā)明采用單一的柔性軸實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動，原來固定在剛性軸上的各轉(zhuǎn)動零部件都直接固定在柔性軸上，因而結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價低廉；且單軸減少了摩擦，也使得轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的能耗降低，壽命延長；特殊設(shè)計的軸承及阻尼系統(tǒng)還使得本發(fā)明運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，可靠性高。
下面結(jié)合實施例，附圖進一步說明本發(fā)明。
圖1，現(xiàn)有小型臺式離心機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2，現(xiàn)有電機直接驅(qū)動小型臺式離心機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3，現(xiàn)有碟式離心機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4，本發(fā)明用于小型臺式離心機時結(jié)構(gòu)示意圖；圖5，本發(fā)明用于小型離心機或離心紡錠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6，本發(fā)明用于碟式離心機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7，本發(fā)明用于馬達直接驅(qū)動的環(huán)錠式紡錠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8，本發(fā)明用于另一種馬達直接驅(qū)動的環(huán)錠式紡錠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9，本發(fā)明用于皮帶傳動的環(huán)錠式紡錠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10，本發(fā)明用于另一種皮帶傳動的環(huán)錠式紡錠的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-轉(zhuǎn)頭、轉(zhuǎn)鼓或紗管2-柔性軸3-驅(qū)動轉(zhuǎn)子4-電機定子5-上軸承6-彈性元件7-下軸承 8-密封組件 9-電機外殼10-阻尼器 12-鋼套及隔板 13-大齒輪14-小齒輪 20-空心軸或剛性軸30-皮帶輪 50-輔助軸承實施例1、圖4是該實施例結(jié)構(gòu)示意圖，它是在小型或臺式離心機中采用本發(fā)明的實例。由圖可見，高速轉(zhuǎn)動的柔性軸2是該結(jié)構(gòu)中唯一的轉(zhuǎn)軸，它的頂端安裝有一個用于容納被分離物的轉(zhuǎn)頭或轉(zhuǎn)鼓1，該轉(zhuǎn)動系統(tǒng)采用電機直接驅(qū)動。在轉(zhuǎn)頭或轉(zhuǎn)鼓1底部與電機之間設(shè)有密封組件8，以實現(xiàn)動密封，防止外界有害氣體和液體進入電機內(nèi)腔。電機是高效節(jié)能異步電機，其轉(zhuǎn)子3是杯式轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子固定于柔性轉(zhuǎn)軸2上。上軸承5被安置在電機下端蓋上面的圓柱形套筒上，并且在電機的轉(zhuǎn)子杯體3的內(nèi)腔中支承轉(zhuǎn)軸2。下軸承7裝在轉(zhuǎn)軸2的最下端，并被固定在阻尼器10內(nèi)套中，該內(nèi)套兼做下軸承7的潤滑杯，阻尼器10由內(nèi)套、外套及彈性支承元件6構(gòu)成，內(nèi)、外套均為空心筒體，阻尼器10內(nèi)套和外套之間裝有若干彈性支承元件6，既允許內(nèi)外套之間在受力時產(chǎn)生彈性位移，又保證它們能恢復(fù)同心位置。在上述阻尼器10內(nèi)套和外套之間還裝有粘性阻尼流體，使形成一層環(huán)形的擠壓膜，以便阻尼轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動和進動。阻尼器10外套被固定在電機下蓋的下端面上，在本實施例中，上、下軸承5和7均采用全膜潤滑的螺旋槽軸承。實驗結(jié)果證明，在工作條件下，這樣設(shè)計的高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)可完全被螺旋槽軸承產(chǎn)生的高壓油膜浮起，因而避免了軸承和軸之間的直接接觸，提高了整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本實施例提供的新型高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)具有運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠、耗能低、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便及成本低廉等優(yōu)點。
實施例2、圖5是本發(fā)明應(yīng)用于小型離心機或應(yīng)用于采用濕法紡絲工藝的離心式紡錠的實施例。由于固液分離過程中要不斷排出液體，必須將這些液體妥善地收集起來，尤其是采用酸性濕法紡絲工藝的離心式紡錠，紡絲過程中連續(xù)排出腐蝕性很強的酸液及氣體，為防止腐蝕馬達零部件及污染環(huán)境，必須增大離心轉(zhuǎn)鼓與電機轉(zhuǎn)子之間的距離以便設(shè)置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的動密封，因而大大增加了軸承--轉(zhuǎn)子動力學的設(shè)計難度。本發(fā)明很好地解決了這一問題。本實施例上軸承采用滾動軸承，下軸承采用螺旋槽軸承，其它結(jié)構(gòu)特征同實施例1。實驗證明，本實施例具有很好的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性，并具有明顯的節(jié)能效果。
實施例3、如圖6所示，該實施例是本發(fā)明在碟式離心機上的應(yīng)用。依據(jù)設(shè)備容量的大小不同，本實施例既可以采用單獨的馬達驅(qū)動(采用杯式馬達轉(zhuǎn)子3)，也可以采用皮帶驅(qū)動(采用杯式皮帶輪30)。上軸承5可以采用滾動軸承，也可以采用螺旋槽軸承，下軸承7則優(yōu)先選用螺旋槽軸承，并使它和阻尼器10的浮動元件接合成一個整體。采用本實施例的大型碟式離心機，和小型離心機一樣，同樣可以得到運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠的效果。
實施例4、圖7、圖8是本發(fā)明應(yīng)用于單獨馬達直接驅(qū)動的環(huán)錠式紡錠的實施例。圖7方案上下軸承全采用螺旋槽軸承，它們可使軸完全浮起。而圖8方案中則上下軸承全采用常規(guī)的紡錠軸承--即上軸承采用無內(nèi)圈的滾柱軸承，下軸承采用頂尖式滑動軸承。在這兩種方案中都采用了本發(fā)明特殊設(shè)計的阻尼器。通過改變彈性元件6的結(jié)構(gòu)尺寸和材料成分以及改變阻尼器的其它特征尺寸可方便地調(diào)整阻尼器的質(zhì)量及彈性和阻尼參數(shù)，從而使其性能得到優(yōu)化。采用本實施例的環(huán)錠式細紗錠子可在每分鐘10000-40000轉(zhuǎn)條件下長期穩(wěn)定可靠地運轉(zhuǎn)，振動很小。
實施例5、圖9、圖10是本發(fā)明應(yīng)用于皮帶傳動的環(huán)錠式紡錠的實施例。圖9方案上下軸承全采用螺旋槽軸承。圖10方案則采用常規(guī)的紡錠軸承--即上軸承采用無內(nèi)圈滾柱軸承，下軸承采用頂尖式滑動軸承。兩種方案都采用了本發(fā)明特殊設(shè)計的阻尼器，因而具有與實施例4相同的優(yōu)良性能。這樣的細紗錠子可在每分鐘10000-40000轉(zhuǎn)條件下長期穩(wěn)定可靠地運轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)頭、驅(qū)動轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、支撐轉(zhuǎn)軸的軸承系統(tǒng)以及阻尼器，其特征是該高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)只有一個柔性轉(zhuǎn)軸(2)，驅(qū)動轉(zhuǎn)子固定在該柔性轉(zhuǎn)軸(2)上，上軸承(5)位于驅(qū)動轉(zhuǎn)子的近下部，下軸承(7)裝在轉(zhuǎn)軸(2)的最下端，并被固定在阻尼器(10)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其特征是驅(qū)動轉(zhuǎn)子可以是驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子(3)或是皮帶輪(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其特征是所說的轉(zhuǎn)子為杯式轉(zhuǎn)子，上軸承(5)在該轉(zhuǎn)子的杯體內(nèi)腔中支承轉(zhuǎn)軸(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其特征是所說的阻尼器(10)由內(nèi)套、外套及若干彈性支承元件(6)構(gòu)成，內(nèi)、外套均為空心筒體，彈性支承元件(6)裝在內(nèi)、外套之間，內(nèi)、外套之間還裝有粘性阻尼流體；下軸承(7)被固定在該阻尼器的內(nèi)套中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其特征是軸承(5)、(7)可都采用全膜潤滑的螺旋槽軸承，也可上軸承(5)采用滾動或滑動軸承，下軸承(7)采用全膜潤滑的螺旋槽軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，其特征是軸承(5)、(7)可都采用全膜潤滑的螺旋槽軸承，也可上軸承(5)采用滾動或滑動軸承，下軸承(7)采用全膜潤滑的螺旋槽軸承。
全文摘要
本發(fā)明提供一種立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，可應(yīng)用于各種離心機、各類紡錠及其它相似的高速轉(zhuǎn)動機械。它的特點在于用單一的柔性軸替代了傳統(tǒng)的高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)中既有剛性軸又有柔性軸并通過聯(lián)軸節(jié)或齒輪傳動的復(fù)雜結(jié)構(gòu)；上軸承安置在電機或皮帶輪的杯式轉(zhuǎn)子中，而下軸承則安置在轉(zhuǎn)軸的最下端并與阻尼器內(nèi)套接合成一體；兩個軸承既可以都采用螺旋槽軸承，也可以采用常規(guī)的軸承或采用常規(guī)軸承與螺旋槽軸承的組合；特殊設(shè)計的阻尼器使本發(fā)明提供的立式高速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)具有極好的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號F16H49/00GK1137105SQ96100470
公開日1996年12月4日 申請日期1996年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月2日
發(fā)明者陳弟恭, 孫毓仁, 趙鸞, 聶玉光, 趙鴻賓 申請人:清華大學